FR2903788A1

FR2903788A1 - HIGH HEAD VISITOR WITH SAFE DISPLAY

Info

Publication number: FR2903788A1
Application number: FR0606308A
Authority: FR
Inventors: Michel Soler
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-18
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: EP2038614A2; US20090201177A1; WO2008006798A2; WO2008006798A3; EP2038614B1; IL196248A0; FR2903788B1

Abstract

Le domaine de l'invention est celui de la sécurisation des informations nécessaires au pilotage pour les cockpit d'aéronefs.L'invention concerne un Viseur Tête Haute à technologie LCD pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul d'une symbologie de type « PFD » comprenant au moins les informations de vitesse, d'altitude et d'attitude, la symbologie affichée pouvant être spécifiquement adaptée pour faire face à des conditions de visibilité réduite dans le cockpit, par exemple lors de l'apparition de fumées ou d'incendie.The field of the invention is that of securing the information necessary for piloting aircraft cockpits. The invention relates to a high-head viewfinder with LCD technology for aircraft, characterized in that it comprises means for calculating a "PFD" type symbology comprising at least the information of speed, altitude and attitude, the displayed symbology being able to be specifically adapted to cope with conditions of reduced visibility in the cockpit, for example during the appearance smoke or fire.

Description

VISEUR TETE HAUTE A AFFICHAGE SECURISE. Le domaine de l'invention estHIGH HEAD VISITOR WITH SECURE DISPLAY. The field of the invention is

celui de la sécurisation des informations nécessaires au pilotage pour les cockpit d'aéronefs. Généralement, les visualisations présentes dans un cockpit 10 d'aéronef sont de deux types. On distingue : • les visualisations de planches de bord encore appelées visualisations Tête Basse ou HDD, acronyme signifiant Head Down Display et • les visualisation dites Tête Haute encore appelées HUD, 15 acronyme signifiant Head Up Display . Sur la figure 1, qui représente en partie une planche de bord d'aéronef vue du pilote, ont été représentés en traits continus gras ces différentes visualisations HDD et HUD. that of securing information necessary for piloting cockpit aircraft. Generally, the visualizations present in an aircraft cockpit 10 are of two types. There are: • the visualizations of dashboards also called Heads Low or HDD visualizations, acronym for Head Down Display and • the so-called Heads Up display, also called HUD, an acronym for Head Up Display. In FIG. 1, which partially represents an aircraft dashboard seen from the pilot, these different visualisations HDD and HUD have been represented in bold continuous lines.

20 Les visualisations de planches de bord ou HDD sont constituées essentiellement de grands écrans, généralement à cristaux liquides encore appelés LCD, acronyme anglo-saxon signifiant Liquid Crystal Display, fournissant à l'équipage les différentes informations nécessaires au pilotage, à la navigation et au contrôle de l'appareil. La visualisation affichant les 25 informations nécessaires au pilotage est encore appelée PFD, acronyme signifiant Primary Flight Display . Ces visualisations sont reliées au moyen de bus de données à des calculateurs électroniques de bord qui génèrent, à partir d'informations venant de différents senseurs, les données nécessaires à l'affichage.The visualisations of dashboards or HDDs consist essentially of large screens, generally liquid crystal, also called LCD, the acronym for Liquid Crystal Display, providing the crew with the various information necessary for steering, navigation and navigation. control of the device. The visualization displaying the information necessary for piloting is also called PFD, which stands for Primary Flight Display. These visualizations are connected by means of data buses to on-board electronic computers which generate, from information coming from different sensors, the data necessary for the display.

30 Bien entendu, les présentations d'informations sont vitales pour la sécurité du vol. L'incendie ou l'apparition de fumées dans le cockpit font partie des incidents extrêmement graves susceptibles de perturber la lisibilité des informations fournies par les visualisations de planche de bord. S'il est, 35 en effet, possible de protéger en partie l'équipage de la fumée au moyen de masques à oxygène, il n'existe que peu de solutions permettant de fournir à 2903788 2 l'équipage les informations visuelles nécessaires au pilotage lorsque la fumée envahit le cockpit. En cas de défaillance des systèmes de ventilation, les solutions actuelles consistent en l'emploi de systèmes gonflables intercalés entre les écrans de visualisation et le visage du pilote. Cette 5 solution qui n'est pas généralisée présente de nombreux inconvénients. Elle est très encombrante, difficile à mettre en oeuvre et limite considérablement les mouvements de l'équipage. Les visualisations dites Tête Haute , encore appelées en terminologie anglo-saxonne Head-Up Displays et également connues sous l'acronyme HUD ont d'abord été utilisées sur avions d'arme pour se généraliser ensuite dans les années 1970 à tous types d'appareils. Elles présentent au pilote une information visuelle collimatée dans son champ de vision et en superposition sur le paysage extérieur. Cette information visuelle concerne plus particulièrement le pilotage et sert notamment au décollage et à l'atterrissage. On peut ainsi présenter au pilote une piste synthétique en superposition sur le paysage comme indiqué en figure 1. La piste est représentée par des traits obliques sur cette figure, compte-tenu des effets de la perspective. Un des grands intérêts du HUD est qu'il permet de présenter une image dite conforme , c'est-à-dire correspondant parfaitement à une image réelle. Un HUD comporte donc trois parties principales : • Un calculateur électronique relié aux bus de données avion ; • Un afficheur à haute luminosité qui était initialement un tube cathodique. La généralisation des écrans LCD aux visualisations Tête Basse HDD a permis d'utiliser cette technologie également sur HUD en l'adaptant aux spécificités du HUD ; • Un système optique de collimation et de superposition d'images sur le paysage extérieur. La superposition sur le paysage est assurée généralement par une lame optique C appelée combineur , comme on peut le voir sur la figure 1.Naturally, information presentations are vital for flight safety. Fire or the appearance of smoke in the cockpit are some of the most serious incidents that can disrupt the legibility of the information provided by the dashboard visualizations. If it is possible, in fact, to partially protect the crew from the smoke by means of oxygen masks, there are few solutions to provide the crew with the visual information necessary for the piloting. when the smoke invades the cockpit. In case of failure of the ventilation systems, the current solutions consist of the use of inflatable systems interposed between the display screens and the face of the pilot. This solution which is not generalized has many disadvantages. It is very cumbersome, difficult to implement and considerably limits the movement of the crew. The visualizations called Head High, also called in English terminology Head-Up Displays and also known under the acronym HUD were first used on weapon planes to generalize then in the 1970s to all types of aircraft . They present to the pilot a visual information collimated in his field of vision and superimposed on the external landscape. This visual information relates more particularly to the piloting and serves in particular for take-off and landing. We can thus present to the pilot a synthetic track superimposed on the landscape as shown in Figure 1. The track is represented by oblique lines on this figure, given the effects of perspective. One of the great interests of the HUD is that it allows to present a so-called conformal image, that is to say perfectly corresponding to a real image. A HUD therefore has three main parts: • An electronic calculator connected to the aircraft data bus; • A high brightness display that was initially a cathode ray tube. The generalization of LCD screens to Low Head HDD visualizations made it possible to use this technology also on HUD, adapting it to the specificities of the HUD; • An optical system for collimating and superimposing images on the outdoor landscape. The superposition on the landscape is generally provided by an optical plate C called combiner, as can be seen in Figure 1.

2903788 3 L'objet de l'invention est d'afficher, en cas d'incendie ou de présence de fumées, les informations vitales concernant le pilotage sur le viseur Tête Haute.The object of the invention is to display, in the event of fire or the presence of fumes, the vital information concerning the driving on the head-up viewfinder.

5 Plus précisément, l'invention a pour objet un viseur Tête Haute à afficheur matriciel pour cockpit d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul et d'affichage d'une symbologie de secours de type PFD comprenant au moins les informations de vitesse, d'altitude et d'attitude de l'aéronef, ladite symbologie étant affichée au moins en cas de 10 visibilité réduite à l'intérieur du cockpit. Avantageusement, les moyens de calcul permettent de générer plusieurs modes possibles de présentation de la symbologie, au moins un des modes générant une symbologie simplifiée comportant uniquement les informations de vitesse, d'altitude et d'attitude.More precisely, the subject of the invention is a head-up viewfinder with a matrix display for an aircraft cockpit, characterized in that it comprises means for calculating and displaying a PFD type emergency symbology comprising at least the information of speed, altitude and attitude of the aircraft, said symbology being displayed at least in the event of reduced visibility inside the cockpit. Advantageously, the computing means make it possible to generate several possible modes of presentation of the symbology, at least one of the modes generating a simplified symbology comprising only the information of speed, altitude and attitude.

15 Avantageusement, l'afficheur est de type matriciel à cristaux liquides. Avantageusement, les moyens de calcul génèrent des tracés dont la largeur angulaire vaut au moins 5 milliradians. Avantageusement, les moyens de calcul génèrent des symboles 20 dits conformes , c'est-à-dire représentatifs du paysage extérieur et dessinés de façon qu'ils aient une taille et/ou un positionnement apparent cohérent avec ledit paysage extérieur. Avantageusement, la luminance des symboles affichés est égale à la luminance maximale permise par l'afficheur.Advantageously, the display is of the liquid crystal matrix type. Advantageously, the computing means generate traces whose angular width is at least 5 milliradians. Advantageously, the computing means generates symbols said to be conforming, that is to say representative of the exterior landscape and drawn so that they have a size and / or an apparent position coherent with said exterior landscape. Advantageously, the luminance of the displayed symbols is equal to the maximum luminance allowed by the display.

25 L'invention concerne également un dispositif de sécurisation pour cockpit d'aéronef de l'affichage des informations de secours de type PFD comportant au moins les informations de vitesse, d'altitude et d'attitude de l'aéronef, ledit dispositif comprenant au moins des moyens de détection de fumée dans le cockpit et un viseur Tête Haute ayant les caractéristiques 30 telles que précédemment définies. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : 2903788 4 • La figure 1 représente une vue partielle d'une planche de bord d'aéronef vue du pilote ; • La figure 2 représente une vue partielle d'une planche de bord d'aéronef vue de profil ; 5 • La figure 3 représente un premier exemple d'une symbologie de type PFD selon l'invention générée dans un viseur Tête Haute ; • La figure 4 représente un second exemple d'une symbologie de type PFD selon l'invention générée dans un viseur Tête Haute ; 10 • La figure 5 représente un troisième exemple d'une symbologie de type PFD selon l'invention générée dans un viseur Tête Haute.The invention also relates to an aircraft cockpit securing device of the display of the PFD type emergency information comprising at least the aircraft speed, altitude and attitude information, said device comprising at least one aircraft less smoke detection means in the cockpit and a head-up viewfinder having the characteristics as previously defined. The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the following description given by way of non-limiting example and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents a partial view of a dashboard aircraft seen from the pilot; • Figure 2 shows a partial view of an aircraft dashboard seen in profile; FIG. 3 represents a first example of a PFD type symbology according to the invention generated in a head-up viewfinder; FIG. 4 represents a second example of a PFD type symbology according to the invention generated in a head-up viewfinder; FIG. 5 represents a third example of a PFD type symbology according to the invention generated in a head-up viewfinder.

15 La réalisation technique de l'invention ne pose aucun problème technique particulier. Il suffit, en effet, de relier soit le calculateur dédié au viseur Tête Haute, soit le viseur Tête Haute lui-même au bus de données transportant les informations nécessaires à l'établissement de la symbologie PFD .The technical realization of the invention does not pose any particular technical problem. It suffices to connect either the dedicated computer to the head-up viewfinder or the head-up viewfinder itself to the data bus carrying the information necessary for the establishment of the PFD symbology.

20 La création de la symbologie PFD spécifiquement adaptée à une présentation d'informations collimatée ne pose pas de problèmes particuliers dans la mesure où elle ne nécessite pas de moyens de calculs ou de mémorisation spécifiques. Comme on le verra dans la suite de la description, elle peut être spécifiquement adaptée pour améliorer la lisibilité 25 des informations en cas de présence de fumée dans le cockpit. Les afficheurs matriciels de type LCD sont particulièrement bien adaptés à ce type d'application. La mise en oeuvre de cette symbologie spécifique en cas de présence de fumée peut se faire : 30 • Soit en manuel : elle est déclenchée par le pilote en cas de présence de fumée ; • Soit en automatique, un détecteur de fumée commande la mise en oeuvre de la symbologie. Bien entendu, cette mise en oeuvre peut faire l'objet de 35 procédures et de consignes aéronautiques spécifiques.The creation of the PFD symbology specifically adapted to a collimated information presentation does not pose particular problems insofar as it does not require specific calculation or storage means. As will be seen in the remainder of the description, it may be specifically adapted to improve the legibility of the information in the event of presence of smoke in the cockpit. LCD matrix displays are particularly suitable for this type of application. The implementation of this specific symbology in case of presence of smoke can be done: 30 • Either in manual: it is triggered by the pilot in the event of presence of smoke; • Automatically, a smoke detector controls the implementation of the symbology. Of course, this implementation can be subject to 35 procedures and specific aeronautical instructions.

2903788 5 Les avantages d'une présentation des informations essentielles nécessaires au pilotage dans le viseur Tête Haute plutôt que sur une visualisation de planche de bord sont importants et sont détaillés ci-dessous. 5 1 ère avantage : Grand champ de vision. Comme on peut le voir sur la figure 1, les viseurs Tête Haute présentent un champ de vision important qui atteint classiquement 35 degrés en gisement et 26 degrés en site. Le champ de vision d'une visualisation Tête Basse de planche de bord ne passe pas 6 degrés en site et en 10 gisement. Par conséquent, il est possible d'afficher des caractères de beaucoup plus grande taille apparente dans un viseur Tête Haute, ce qui accroît leur lisibilité. 2ème avantage : Proximité du pilote 15 Comme on peut le voir sur la figure 2, la distance DHDD séparant l'oeil du pilote de l'afficheur d'une visualisation Tête Basse est de l'ordre du mètre alors que la distance DHUD séparant l'oeil du pilote de l'afficheur d'une visualisation Tête Haute est bien inférieure, de l'ordre de 0,5 mètre. Par conséquent, en moyenne, la présence de fumée entre le pilote et une 20 visualisation sera plus importante s'il s'agit d'une visualisation Tête Basse que s'il s'agit d'une visualisation Tête Haute. La lisibilité des informations venant d'une visualisation Tête Haute sera donc meilleure. Sème avantage : Luminance élevée 25 Par principe, les HUD sont conçus pour que l'information collimatée puisse être lue même en cas de fort ensoleillement. Par conséquent, la luminance maximale possible et le contraste dans ce type de visualisation sont très élevés, bien supérieurs à ceux d'un afficheur HDD qui ne subit pas les mêmes contraintes. Généralement, la luminance maximale 30 et le contraste d'une visualisation HUD à cristaux liquides sont dix fois supérieurs à ceux d'un HDD. Cela est d'autant plus vrai et profitable avec un HUD a technologie LCD. 35 2903788 6 4ème avantage : Symbologie adaptée II est possible d'adapter la symbologie pour la rendre la plus lisible possible en cas de présence de fumée. On peut jouer facilement sur deux paramètres qui sont : 5 • La largeur de tracé. Typiquement, la largeur de tracé de la symbologie d'un viseur Tête Haute est de l'ordre du milliradian. Il est possible d'élargir de façon importante cette largeur pour améliorer la lisibilité. Les figures 3 et 4 présentent ainsi deux symbologies S, la première avec un 10 tracé normal, la seconde avec un tracé dont la largeur a été multipliée par deux. La technologie LCD qui assure un pilotage pixel par pixel de l'afficheur permet des largeurs de tracé très importantes sans impact sur les performances de tracés. En effet, la luminance est indépendante de la 15 largeur de tracé et reste constante et le temps de tracé reste également constant. On peut ainsi réaliser des symbologies dont la largeur de tracé dépasse 5 milliradians, voire 10 milliradians. Dans ce cas, les chiffres et les lettres constituant la symbologie ont une taille 20 angulaire qui dépasse plusieurs degrés et sont donc très lisibles. • L'allégement et la simplification de la symbologie. Ainsi, sur la figure 5, les échelles indicatrices des vitesses S1 à gauche et de l'altitude S2 à droite de la symbologie S de la 25 figure 5 ont été remplacées par des simples indications de vitesse et d'altitude écrites dans des caractères plus importants. 5ème avantage : Symbologie conforme 30 II est possible de conserver certaines fonctions d'affichage du viseur HUD. Ces symboles dits conformes sont représentatifs du paysage extérieur et dessinés de façon qu'ils aient une taille apparente à la même échelle que ledit paysage extérieur et se superposent à lui. Ainsi, la ligne d'horizon et les échelles dites de descente encore appelée pitch , 35 ainsi que le vecteur vitesse, informations spécifiques du HUD et non 2903788 7 disponibles sur l'affichage PFD des visus Tête Basse peuvent continuer d'être présentées conformes pour éviter la perte de positionnement spatial du pilote. En effet, celui-ci est susceptible de perdre ses repères lors de ces phases critiques. 5 6ème avantage : l'information est collimatée. Cet avantage est lié à la collimation et à la vision binoculaire. Dans le cas d'un HDD, l'afficheur n'est pas protégé. Si l'afficheur est endommagé par la fumée ou la suie, les parties endommagées sont perdues 10 et ne peuvent plus être vues. Dans le cas d'un HUD, l'afficheur est mieux protégé. La seule partie soumise au feu est le combineur. Mais le combineur est un élément optique dont la surface n'est pas utilisée de la même façon pour les deux yeux : une partie de la surface renvoie l'image collimatée vers l'oeil droit et une autre partie vers l'oeil gauche. Ces deux parties sont 15 séparées de la distance interpupillaire qui vaut environ 65 mm. En cas de dégradation du combineur, on peut espérer que l'image perdue pour un oeil ne le sera pas pour l'autre oeil. On conserve ainsi l'intégralité des informations.The advantages of presenting the essential information necessary for driving in the Head-Up viewfinder rather than on a dashboard display are important and are detailed below. 5 1st advantage: Large field of vision. As can be seen in Figure 1, the head-up viewfinders have a large field of view that typically reaches 35 degrees in the field and 26 degrees in the field. The field of view of a dashboard head-down display does not pass 6 degrees in site and in 10 bearings. As a result, it is possible to display much larger characters in a Header viewfinder, which increases their readability. 2nd advantage: Proximity of the pilot As can be seen in FIG. 2, the DHDD distance separating the pilot's eye from the display of a Head-down display is of the order of one meter whereas the distance DHUD separating the The driver's eye of the display of a Head-up display is much lower, of the order of 0.5 meters. Therefore, on average, the presence of smoke between the pilot and a display will be greater if it is a Head-down display than if it is a head-up display. The readability of the information coming from a head-up display will be better. S advantage: High luminance In principle, HUDs are designed so that the collimated information can be read even in strong sunlight. Therefore, the maximum possible luminance and contrast in this type of display are very high, much higher than those of an HDD display that does not suffer the same constraints. Generally, the maximum luminance and contrast of a liquid crystal HUD display is ten times that of an HDD. This is all the more true and profitable with a HUD LCD technology. 4th advantage: Adapted symbology It is possible to adapt the symbology to make it as legible as possible in case of presence of smoke. You can easily play on two parameters which are: 5 • The plot width. Typically, the path width of the Symbology of a Heads-Up viewfinder is of the order of milliradian. It is possible to significantly widen this width to improve readability. Figures 3 and 4 thus have two S symbologies, the first with a normal plot, the second with a plot whose width has been multiplied by two. The LCD technology, which provides pixel-by-pixel control of the display, allows very large widths of track without impacting the performance of plots. Indeed, the luminance is independent of the plot width and remains constant and the plot time also remains constant. We can achieve symbologies whose plot width exceeds 5 milliradians or 10 milliradians. In this case, the numbers and letters constituting the symbology have an angular size that exceeds several degrees and are therefore very readable. • Lightening and simplifying symbology. Thus, in FIG. 5, the scales indicating the speeds S1 on the left and the altitude S2 on the right of the symbology S of FIG. 5 have been replaced by simple indications of speed and altitude written in more characters. important. 5th advantage: Symbology compliant 30 It is possible to retain certain display functions of the HUD viewfinder. These so-called conforming symbols are representative of the exterior landscape and are drawn so that they have an apparent size on the same scale as and are superimposed on said external landscape. Thus, the horizon line and the so-called pitch scales, as well as the velocity vector, HUD-specific and non-2903788 information available on the PFD display of the head-down displays can continue to be presented as compliant for avoid the loss of spatial positioning of the pilot. Indeed, it is likely to lose its bearings during these critical phases. 6th advantage: the information is collimated. This benefit is related to collimation and binocular vision. In the case of an HDD, the display is not protected. If the display is damaged by smoke or soot, the damaged parts are lost and can no longer be seen. In the case of a HUD, the display is better protected. The only part subjected to fire is the combiner. But the combiner is an optical element whose surface is not used in the same way for both eyes: a part of the surface returns the collimated image to the right eye and another part to the left eye. These two parts are separated from the interpupillary distance which is about 65 mm. In case of degradation of the combiner, it is hoped that the lost image for one eye will not be for the other eye. This keeps all the information.

20 Ainsi, on peut améliorer de façon sensible et au prix de modifications mineures la lisibilité des informations essentielles en cas de fumée dans le cockpit en les présentant dans le viseur tête Haute.Thus, the readability of the essential information in case of smoke in the cockpit can be improved significantly and at the cost of minor modifications by presenting them in the head-up viewfinder.

Claims

1. A head-up display (HUD) matrix display for aircraft cockpit, characterized in that it comprises means for calculating and displaying a PFD type of emergency symbology comprising at least the speed information, altitude and attitude of the aircraft, said symbology being displayed at least in the event of reduced visibility inside the cockpit.

2. Head-up viewfinder for an aircraft according to claim 1, characterized in that the calculation means make it possible to generate several possible modes of presentation of the symbology, at least one of the modes generating a simplified symbology comprising only the information of speed, of altitude and attitude.

3. Head Viewfinder for aircraft according to one of claims 1 or 2, characterized in that the display is of the liquid crystal matrix type.

4. High head viewfinder for an aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation means generate traces whose angular width is at least 5 milliradians.

5. Head-up viewfinder for aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the calculating means generate so-called conforming symbols, that is to say representative of the external landscape 30 and drawn so that they have a size and / or apparent positioning consistent with said exterior landscape.

6. High head viewfinder for aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the luminance of the displayed symbols is the maximum luminance allowed by the display. 2903788 9

7. An aircraft cockpit securing device for displaying the PFD type emergency information comprising at least the information on speed, altitude and attitude of the aircraft, said device comprising at least one means of smoke detection in the cockpit and display means, characterized in that said display means is a head-up viewfinder according to one of the preceding claims. 10